[实用新型]一种集光准直装置及准直照明系统

说明书

本实用新型提供一种集光准直装置及准直照明系统，集光准直装置包括超半球齐明透镜、光源和第一透镜。其中，光源的出光面紧贴在超半球齐明透镜的齐明点切面上；第一透镜紧贴在超半球齐明透镜的远离光源的一侧，光源在共轭齐明点形成像差很小的虚光源。超半球齐明透镜的消球差效应能够收集大孔径范围内的光束能量，此结构不受传统折射器件数值孔径较小的限制，可以全角度集光，光能传输效率高。由于超半球齐明透镜具有消像差特性，光源在共轭齐明点形成像差很小的虚光源，虚光源孔径角相比原来光源孔径角小，孔径角小光束容易集光与准直，通过第一透镜对光源形成的虚光源进行准直从而得到准直光束。

技术领域

本实用新型涉及光学照明技术领域，具体涉及一种集光准直装置及准直照明系统。

背景技术

照明光源种类繁多，但直接使用照明光源难以满足日常生活中的各种需求，所以照明光源的二次光学设计显得十分重要。准直照明是二次光学设计中非常重要的一个技术，目前已经研究出各种各样的方法来提高照明光源的准直效果。

比如，采用传统折射光学器件提高照明光源的准直效果，即通过在光源前端放置准直透镜对光源发出的光束进行准直，但由于传统折射光学器件数值孔径较小，其对光束的准直以减少入射光孔径角为代价，进入准直透镜的光通量小，浪费很多能量，光能传输效率低。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的采用传统折射光学器件对照明光源光束进行准直时光能传输效率低的缺陷。

为此，本实用新型提供一种集光准直装置，包括

超半球齐明透镜；

光源，其出光面紧贴在所述超半球齐明透镜的齐明点切面上；

第一透镜，其紧贴在所述超半球齐明透镜的远离所述光源的一侧，所述光源在共轭齐明点形成虚光源。

可选地，上述的集光准直装置，所述光源为LED芯片。

可选地，上述的集光准直装置，所述光源的边长为a，所述超半球齐明透镜的半径为r，r≥6a。

本实用新型提供一种准直照明系统，包括上述中任一项所述的集光准直装置。

可选地，上述的准直照明系统，所述集光准直装置具有多组，多组所述集光准直装置依次排布在半径为R的球面上，相邻所述第一透镜相互接触；每组所述集光准直装置内的所述光源至所述第一透镜的距离为d，R远大于d；

所述准直照明系统还包括场镜，沿着所述光源光束的发射方向，所述场镜位于所述第一透镜后侧，所述场镜距离所述第一透镜的距离为R；所述场镜的前焦距为R，所有所述虚光源成像在所述场镜上。

可选地，上述的准直照明系统，R≥50d。

可选地，上述的准直照明系统，所述集光准直装置的组数大于等于3。

可选地，上述的准直照明系统，多组所述集光准直装置排布成多边形或圆形。

可选地，上述的准直照明系统，多组所述集光准直装置排布成六边形；所述第一透镜为圆形透镜，任意相邻三个所述第一透镜两两接触，任意相邻三个所述第一透镜之间存在缝隙。

可选地，上述的准直照明系统，多组所述集光准直装置排布成六边形蜂窝状，所述第一透镜为六边形透镜，任意相邻三个所述第一透镜之间紧密拼接。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的集光准直装置，光源的出光面紧贴在超半球齐明透镜的齐明点切面上，对于大孔径角光源，大孔径角难以实现球差的矫正，超半球齐明透镜的消球差效应能够收集大孔径范围内的光束能量，光源发出的光几乎全部被收集进超半球齐明透镜内，此结构不受传统折射器件数值孔径较小的限制，可以全角度集光，光能传输效率高。